2.Відкриття рідких кристалів.
У 1888 році ботанік Рейнитцер опублікував свої спостереження про поведінку при зміні температури синтезованого ним холестерілбензоата. Кристали цієї речовини плавились при температурі 145,5оС, переходячи в мутну рідину. Ця рідина при подальшому нагріванні становилась прозорою при 178,5оС та с подальшим підвищенням температури залишалась незмінною. В процесі охолодження в рідині з’являлось блакитне офарблення при 178,5оС, яке швидко зникало, й рідина мутніла. Коли температура досягала 145,5оС, знову з’являлось таке фарбування, після чого наступала кристалізація.
Зразки Рейнитцера досліджував фізик Леманн у поляризованому мікроскопі та встановив, що рідина яку досліджували в мутному стані проявляє оптичну анізотропію. Дослідженні ним п-азоксифенетол, п-азоксианизол, олсат амонію, етиловий ефір п-азоксибензойної кислоти в певних температурних інтервалах мали, з одного боку, властивості рідини, а з другого, в зв’язку з оптичною анізотропією, що переконало його в тому, що цей новий, до цього часу невідомий стан речовини, який він назвав рідкокристалічним. Спочатку Леманн помилково вважав, що речовини в такому стані мають дуже рухому об’ємну кристалічну решітку. Одні експериментатори, які вивчали ці речовини, вважали, що мають справу з емульсіями, які сильно розсіювали світло, інші – що в речовинах утворюються мікрокристали, що оточенні плівкою рідини, або, навпаки, краплі рідини, оточенні мікрокристалічною оболонкою.
Сутність знов відкритого стану речовини могли пояснити тільки додаткові експериментальні факти. Результати подальших робіт Леманна та Шенка дозволили встановити, що мова йде про новий, до цього часу невідомий термодинамічний стан речовини, який відрізняється від звичайних рідин не тільки оптичними, але й іншими фізичними властивостями, наприклад електричними та магнітними. Форлендер незабаром синтезував багато з рідкокристалічних речовин і встановив, що це, в основному, органічні молекули витягнутої форми.
3.Властивості рідких кристалів.
За своїм загальним властивостям РК можна розділити на дві великі групи:
1.Термотропні РК, які утворюються в результаті нагрівання твердого речовини і існуючі в певному інтервалі температур і тисків.
2.Ліотропні РК, які представляють собою двох або більше компонентні системи, які утворюються в сумішах стержневидний молекул даної речовини і води (або інших полярних розчинників). Ці стержневидний молекули мають на одному кінці полярну групу, а більша частина стрижня являє собою гнучку гідрофобну углеводородную ланцюг.
Такі речовини називаються амфіфіламі (амфі - по-грецьки означає з двох кінців, филос - люблячий, прихильність). Прикладом можуть служити амфіфілов фосфоліпіди.
Амфіфільних молекули, як правило, погано розчиняються у воді, схильні утворювати агрегати таким чином, що їх полярні групи на межі розділу фаз спрямовані до рідкої фазі. При низьких температурах змішування рідкого амфіфіла з водою призводить до розшарування системи на дві фази. Одним з варіантів амфіфілов зі складною структурою може служити система мило-вода. Тут є аліфатичний аніон СН 3 - (СН 2) n-2-СО 2 - (де n ~ 12-20) і позитивний іон Nа +, К +, NН4 + і ін Полярна група СО 2 - прагне до тісної контакту з молекулами води, тоді як неполярні група (амфіфільних ланцюг) уникає контакту з водою. Це явище є типовим для амфіфілов.
Термотропні РК поділяються на три великі класи:
Схематичне
зображення нематичного
рідкого кристала.
Нематичні рідкі кристали. У цих кристалах відсутній дальній порядок у розташуванні центрів тяжіння молекул, у них немає шаруватої структури, їх молекули ковзають безперервно в напрямку своїх довгих осей, обертаючись навколо них, але при цьому зберігають орієнтаційний порядок: довгі осі направлені уздовж одного переважного напрямку. Вони поводяться подібно до звичайних рідин. Нематичні фази зустрічаються тільки в таких речовинах, у молекул яких нема різниці між правою і лівою формами, їх молекули тотожні свого дзеркального зображенню (ахіральни). Прикладом речовини, що утворює нематичних РК, може служити N-(пара-метоксібензіліден)-пара-бутіланілін.
Схематичне зображення рідкого кристала в смектичній фазі.